JPH11269305A - Rubber composition - Google Patents

Rubber composition

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JPH11269305A
JPH11269305A JP7280798A JP7280798A JPH11269305A JP H11269305 A JPH11269305 A JP H11269305A JP 7280798 A JP7280798 A JP 7280798A JP 7280798 A JP7280798 A JP 7280798A JP H11269305 A JPH11269305 A JP H11269305A
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Kiyoshige Muraoka
清繁 村岡
Seiji Hara
誠治 原
Yasuhisa Minagawa
康久 皆川
Ikuyo Tamura
育代 田村
Noriko Yagi
則子 八木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a rubber composition excellent in wet properties and abrasion resistance. SOLUTION: This rubber composition is obtained by (a) mixing 100 pts.wt. polymer component consisting of 30-100 wt.% elastic copolymer having (-70)to 0 deg.C glass transition temperature, and obtained by carrying out solution polymerization of a conjugated diene having 20-60 wt.% styrene content and 15-70 wt.% vinyl content, with an aromatic vinyl compound, with 0-70 wt.% elastomer without the before copolymer, 40-150 pts.wt. silica having 100-300 m<2> /g specific surface area measured by nitrogen adsorption, 0-100 pts.wt. carbon black having 100-300 m<2> /g specific surface area measured by the nitrogen adsorption (with the proviso that the total of the amounts of the silica and the carbon black is 45-165 pts.wt.), 50-200 pts.wt. softening agent for a rubber, and a silane coupling agent, at <130 deg.C temperature for 30 sec to 30 min, (b) further mixing the obtained mixture at 130-180 deg.C for 1-20 min, and (c) adding a vulcanizing agent and a vulcanizing accelerator and further mixing the mixture with the added vulcanizing agent or the like at a temperature not higher than the vulcanizing temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリカを配合して
なるゴム組成物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition containing silica.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、特にタイヤの分野において
は、耐摩耗性および低燃費性に対する市場の要求に対し
て補強材としてカーボンブラックのかわりにシリカが用
いられ、シリカを配合するにあたっては、加工上および
性能上の理由からシランカップリング剤が合わせて配合
されている。このばあい、加硫後のゴム組成物は硬化し
てしまうため、シランカップリング剤とシリカは加工中
に反応させる必要がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, particularly in the field of tires, silica has been used in place of carbon black as a reinforcing material to meet market demands for wear resistance and low fuel consumption. For the above and performance reasons, silane coupling agents have been combined. In this case, since the rubber composition after vulcanization is cured, the silane coupling agent and silica need to react during processing.

【0003】そこで、たとえばジエチレングリコールや
脂肪酸(ゴム工業便覧〈第四版〉)、カルボン酸の金属
塩(タイヤ テクノロジー インターナショナル(Tire
Technology International)、1995年)、ジチオプ
ロピオン酸(特開平9−176381号公報)、変性シ
リコーンオイル(特開平9−111044号公報)、炭
酸カルシウム(特開平9−150606号公報)、無機
充填材(国際特許出願第95−31888号パンフレッ
ト、特開平8−59894号公報)、チオ硫酸ナトリウ
ム(特開平9−118784号公報)などを添加する方
法、シリカの表面をシリコーンオイルで処理してから用
いる方法(特開平6−248116号公報)などが提案
されている。しかし、これらの技術においては、前記補
助剤を用いることによる、スコーチの問題、強度の充分
な向上などの性能上の問題があり、実用上充分な解決が
なされていないという問題がある。
[0003] Thus, for example, diethylene glycol and fatty acids (Rubber Industry Handbook (Fourth Edition)), metal salts of carboxylic acids (Tire Technology International (Tire Technology International))
Technology International), 1995), dithiopropionic acid (JP-A-9-176381), modified silicone oil (JP-A-9-111444), calcium carbonate (JP-A-9-150606), inorganic filler ( International Patent Application No. 95-31888 pamphlet, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-59894, a method of adding sodium thiosulfate (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-118784), a method of treating the surface of silica with silicone oil and then using the same (JP-A-6-248116) has been proposed. However, in these techniques, there is a problem of scorch and a problem of performance such as a sufficient improvement in strength due to the use of the auxiliary agent, and there is a problem that the solution is not sufficiently solved for practical use.

【0004】そこで、たとえば特許第2635882号
明細書、特開平8−259735号、特開平8−259
736号、および特開平8−259739号各公報にお
いては、2段階による混練を行なう方法が開示されてい
るが、これらの方法によれば、加工性とシリカ性能(転
がり抵抗、ウェット性能)の両立が不充分であるという
問題がある。
Accordingly, for example, Japanese Patent No. 2635882, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-259735, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-259
No. 736 and JP-A-8-259739 disclose methods of performing kneading in two stages. According to these methods, both workability and silica performance (rolling resistance, wet performance) are compatible. Is insufficient.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上の事実に鑑み、本
発明の目的は、シランカップリング剤とシリカとが効率
よく反応し、ウェット性能と耐摩耗性を改善したゴム組
成物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, an object of the present invention is to provide a rubber composition in which a silane coupling agent and silica efficiently react with each other to improve wet performance and abrasion resistance. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、(a)ガラス
転移温度が−70〜0℃で、スチレン含量が20〜60
重量%、ビニル含量が15〜70重量%の、共役ジエン
と芳香族ビニル化合物との溶液重合弾性共重合体30〜
100重量%および前記共重合体以外のエラストマー0
〜70重量%からなるポリマー成分100重量部に対
し、チッ素吸着比表面積が100〜300m2 /gのシ
リカ40〜150重量部、チッ素吸着比表面積が100
〜300m2 /gのカーボンブラック0〜100重量部
(ただし、シリカとカーボンブラックの合計量は前記共
重合体100重量部に対して45〜165重量部)、ゴ
ム用軟化剤50〜200重量部およびシランカップリン
グ剤を130℃未満の温度で30秒間〜30分間混合し
たのち、(b)130〜180℃で1〜20分間混合
し、ついで(c)加硫剤および加硫促進剤を添加して加
硫温度以下の温度で混合してえられるゴム組成物に関す
る。
According to the present invention, there are provided (a) a glass transition temperature of -70 to 0 ° C and a styrene content of 20 to 60.
% By weight, a solution-polymerized elastic copolymer of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound having a vinyl content of 15 to 70% by weight.
100% by weight and an elastomer other than the copolymer 0
40 to 150 parts by weight of silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 100 to 300 m 2 / g, and 100 to 300 parts by weight of a polymer component consisting of
0 to 100 parts by weight of carbon black of 300 to 300 m 2 / g (the total amount of silica and carbon black is 45 to 165 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer), and 50 to 200 parts by weight of a rubber softener And the silane coupling agent are mixed at a temperature lower than 130 ° C. for 30 seconds to 30 minutes, and then (b) mixed at 130 to 180 ° C. for 1 to 20 minutes, and then (c) a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are added. And a rubber composition obtained by mixing at a temperature below the vulcanization temperature.

【0007】このばあい、前記工程(a)における混合
ののち、ゴム混合物の温度を100℃以下に冷却してか
ら工程(b)における混合を行なうのが好ましい。
In this case, it is preferable that after the mixing in the step (a), the temperature of the rubber mixture is cooled to 100 ° C. or less, and then the mixing in the step (b) is performed.

【0008】また、シランカップリング剤が式(1):
Z−R−Sn−R−Zまたは式(2)Z−R−SH(式
(1)および(2)中、Rは炭素数1〜18の2価の炭
化水素基、nは2〜8の整数、Zは−Si(R1 2
2 、−SiR1 (R2 2 または−Si(R2 3 (た
だし、R1 は炭素数1〜4のアルキル基、シクロヘキシ
ル基もしくはフェニル基、R2 は炭素数1〜8のアルコ
キシ基もしくは炭素数5〜8のシクロアルコキシ基))
で示されるのが好ましい。
The silane coupling agent is represented by the formula (1):
Z—R—S n —R—Z or formula (2) Z—R—SH (wherein, in formulas (1) and (2), R is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and n is 2 to 2) An integer of 8, and Z is -Si (R 1 ) 2 R
2 , —SiR 1 (R 2 ) 2 or —Si (R 2 ) 3 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, cyclohexyl group or phenyl group, and R 2 is an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms) Or a cycloalkoxy group having 5 to 8 carbon atoms))
Preferably,

【0009】また、エラストマーが、天然ゴム、イソプ
レンゴムおよびブタジエンゴム、ブチルゴムおよびp−
メチルスチレン/イソブチレン共重合体の臭素化物より
なる群から選択される少なくとも1種であるのが好まし
い。
Further, the elastomer may be selected from natural rubber, isoprene rubber and butadiene rubber, butyl rubber and p-
It is preferably at least one selected from the group consisting of brominated methylstyrene / isobutylene copolymer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明においては、まず工程
(a)として、ガラス転移温度が−70〜0℃で、スチ
レン含量が20〜60重量%、ビニル含量が15〜70
重量%の、共役ジエンと芳香族ビニル化合物との溶液重
合弾性共重合体30〜100重量%および前記共重合体
以外のエラストマー0〜70重量%からなるポリマー成
分100重量部に対し、チッ素吸着比表面積が100〜
300m2 /gのシリカ40〜150重量部、チッ素吸
着比表面積が100〜300m2 /gのカーボンブラッ
ク5〜100重量部、ゴム用軟化剤50〜200重量部
およびシランカップリング剤を130℃未満の温度で3
0秒間〜30分間混合する。この混合工程(a)は、主
として、ポリマーとシリカとシランカップリング剤を相
互に分散させるために行なう。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, first, as step (a), the glass transition temperature is -70 to 0 ° C, the styrene content is 20 to 60% by weight, and the vinyl content is 15 to 70%.
Nitrogen adsorption on 100% by weight of a polymer component consisting of 30 to 100% by weight of a solution-polymerized elastic copolymer of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound and 0 to 70% by weight of an elastomer other than the copolymer. Specific surface area is 100 ~
Silica 40-150 parts by weight of 300m 2 / g, carbon black 5-100 parts by weight of the nitrogen adsorption specific surface area of 100 to 300 m 2 / g, the rubber softener 50 to 200 parts by weight of a silane coupling agent 130 ° C. Less than 3
Mix for 0 seconds to 30 minutes. This mixing step (a) is mainly performed to mutually disperse the polymer, silica and the silane coupling agent.

【0011】本発明においては、耐摩耗性とウェット性
能の改善という点から、前記共重合体30〜100重量
%およびエラストマー0〜70重量%からなる前記ゴム
成分を用いる。
In the present invention, the rubber component comprising 30 to 100% by weight of the copolymer and 0 to 70% by weight of the elastomer is used from the viewpoint of improving abrasion resistance and wet performance.

【0012】まず、本発明のゴム成分を構成するガラス
転移温度が−70〜0℃で、スチレン含量が20〜60
重量%、ビニル含量が15〜70重量%の、共役ジエン
と芳香族ビニル化合物との溶液重合弾性共重合体(以
下、単に「共重合体」ともいう)について説明する。
First, the rubber component of the present invention has a glass transition temperature of -70 to 0 ° C and a styrene content of 20 to 60.
A solution-polymerized elastic copolymer of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound having a vinyl content of 15 to 70% by weight (hereinafter, also simply referred to as “copolymer”) will be described.

【0013】本発明において用いる前記共重合体は、ブ
タジエン、イソプレンなどの共役ジエンと、スチレンな
どの芳香族ビニル化合物とを、常法で溶液重合させるこ
とによってえられるものである。この共重合体は、ウェ
ット性能という点から、スチレン含量が20〜60重量
%、ビニル含量が15〜70重量%であればよい。
The copolymer used in the present invention is obtained by subjecting a conjugated diene such as butadiene or isoprene and an aromatic vinyl compound such as styrene to solution polymerization in a conventional manner. This copolymer may have a styrene content of 20 to 60% by weight and a vinyl content of 15 to 70% by weight from the viewpoint of wet performance.

【0014】また、前記共重合体のガラス転移温度は、
−70〜0℃であればよいが、ウェット性能と耐摩耗性
の両立という点から、−40〜0℃であるのが好まし
い。
The glass transition temperature of the copolymer is as follows:
The temperature may be −70 to 0 ° C., but is preferably −40 to 0 ° C. from the viewpoint of achieving both wet performance and wear resistance.

【0015】また、エラストマーは、耐摩耗性、強度の
向上(または性能の向上維持)のために配合させるもの
であり、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴ
ム、ブチルゴムおよびp−メチルスチレン/イソブチレ
ン共重合体の臭素化物よりなる群から選択される少なく
とも1種であるのが好ましい。
The elastomer is compounded for improving abrasion resistance and strength (or maintaining and improving the performance). Natural elastomer, isoprene rubber and butadiene rubber, butyl rubber and p-methylstyrene / isobutylene copolymer are used. It is preferably at least one selected from the group consisting of coalesced bromides.

【0016】本発明においては、前述のように、前記共
重合体30〜100重量%およびエラストマー0〜70
重量%からなるポリマー成分を用いる。
In the present invention, as described above, 30 to 100% by weight of the copolymer and 0 to 70% of the elastomer are used.
A polymer component consisting of% by weight is used.

【0017】つぎに本発明において用いるシリカとして
は、補強効果を付与し、分散性を劣化させず、かつ発熱
を抑えるという点から、チッ素吸着比表面積が100〜
300m2 /gであればよく、さらに、耐摩耗性(強
度)という点から、100〜250m2 /gであるのが
好ましい。
The silica used in the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area of 100 to 100 from the viewpoint of imparting a reinforcing effect, not deteriorating dispersibility, and suppressing heat generation.
It may be a 300 meters 2 / g, further, from the viewpoint of abrasion resistance (strength), preferably from 100 to 250 m 2 / g.

【0018】本発明における前記シリカの配合量として
は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、前記
共重合体100重量部に対して40〜150重量部であ
ればよい。
The amount of the silica in the present invention may be within a range that does not impair the effects of the present invention, and may be 40 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer.

【0019】本発明において用いるカーボンブラックと
しては、耐摩耗性という点から、チッ素吸着比表面積が
100〜300m2 /gであればよく、さらに、高強
度、加工性という点から、100〜250m2 /gであ
るのが好ましい。
The carbon black used in the present invention may have a nitrogen adsorption specific surface area of 100 to 300 m 2 / g in terms of abrasion resistance, and 100 to 250 m 2 in terms of high strength and workability. It is preferably 2 / g.

【0020】本発明における前記カーボンブラックの配
合量としては、前記共重合体100重量部に対して0〜
100重量部であればよいが、耐摩耗性という点から、
10〜100重量部であるのが好ましい。
In the present invention, the amount of the carbon black is from 0 to 100 parts by weight of the copolymer.
100 parts by weight is sufficient, but from the point of abrasion resistance,
It is preferably from 10 to 100 parts by weight.

【0021】ただし、耐摩耗性、ウェット性能および加
工性という点から、シリカとカーボンブラックの合計量
は、前記共重合体100重量部に対して45〜165重
量部である。
However, from the viewpoint of abrasion resistance, wet performance and processability, the total amount of silica and carbon black is 45 to 165 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer.

【0022】本発明において用いるゴム用軟化剤として
は、従来からゴム組成物の分野において用いられている
ものであれば特に制限はなく、たとえば、パラフィン系
プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系
プロセスオイル、特殊プロセスオイルなどがあげられ、
これらをそれぞれ単独で、または任意に組み合わせて用
いることができる。
The rubber softener used in the present invention is not particularly limited as long as it has been conventionally used in the field of rubber compositions. For example, paraffin-based process oils, naphthene-based process oils, and aromatic-based softeners Process oil, special process oil, etc.
These can be used alone or in any combination.

【0023】かかるゴム用軟化剤の配合量としては、加
工性と性能という点から、前記共重合体100重量部に
対して50〜200重量部であればよいが、性能低下を
おこさないという点から、50〜150重量部であるの
が好ましい。
The compounding amount of the rubber softener may be 50 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer in view of processability and performance. Therefore, it is preferably 50 to 150 parts by weight.

【0024】ここで、特に高性能タイヤやレース用タイ
ヤなどに使われるトレッドゴムはシリカなどの充填材を
高充填しアロマオイルなどのゴム用軟化剤も高充填する
配合を適用している。これらの配合のばあいシリカの分
散性やシランカップリング剤の反応を高くするには混練
り中に高せん断をかけ、かつ高温にする必要がある。し
かし、これらの配合はゴム用軟化剤を多量に配合してい
るため高温にするとゴムの粘度が急激に低下して混練り
中にほとんどせん断がかからず充填材の分散が不充分で
あった。これに対し、本発明によれば、ゴム組成物に関
してシリカなどの充填材の分散を高く維持したまま、シ
リカとシランカップリング剤の反応を充分に完結させる
ことができる。
Here, the tread rubber used for high performance tires and racing tires, in particular, employs a composition in which a filler such as silica is highly filled and a rubber softener such as aroma oil is also highly filled. In the case of these blends, it is necessary to apply high shear during kneading and to raise the temperature to increase the dispersibility of silica and the reaction of the silane coupling agent. However, these compounds contain a large amount of a softening agent for rubber, so that when heated to a high temperature, the viscosity of the rubber sharply decreases, and almost no shear is applied during kneading, and the dispersion of the filler is insufficient. . On the other hand, according to the present invention, the reaction between the silica and the silane coupling agent can be sufficiently completed while maintaining the dispersion of the filler such as silica high in the rubber composition.

【0025】つぎに本発明において用いるシランカップ
リング剤としては、従来からシリカとともにゴム組成物
に使用されるものであればよく、たとえば式(1):Z
−R−Sn −R−Z、式(2):Z−R−SH、式
(3):Z−R−NH2 (たとえば、N−β(アミノエ
チル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)、式
(4):Z−CH=CH2 (たとえば、ビニルトリス
(βメトキシエトキシシラン)、ビニルトリエトキシシ
ラン)および式(5):Z−R−Cl(たとえば、ビニ
ルトリクロルシラン)(式(1)〜(5)中、Rは炭素
数1〜18の2価の炭化水素基、nは2〜8の整数、Z
は−Si(R1 2 2 、−SiR1 (R2 2または
−Si(R2 3 (ただし、R1 は炭素数1〜4のアル
キル基、シクロヘキシル基もしくはフェニル基、R2
炭素数1〜8のアルコキシ基もしくは炭素数5〜8のシ
クロアルコキシ基)である)で示されるシランカップリ
ング剤などがあげられるが、性能と加工性という点か
ら、前記式(1):Z−R−Sn −R−Zまたは式
(2)Z−R−SHで示されるシランカップリング剤を
用いるのが好ましい。
Next, the silane coupling agent used in the present invention may be any one which is conventionally used in a rubber composition together with silica, for example, the formula (1): Z
-R-S n -R-Z, wherein (2): Z-R- SH, wherein (3): Z-R- NH 2 ( e.g., N-beta (aminoethyl) .gamma.-aminopropyltrimethoxysilane) , Formula (4): Z—CH 2CH 2 (for example, vinyl tris (β-methoxyethoxysilane), vinyl triethoxy silane) and Formula (5): Z—R—Cl (for example, vinyl trichlorosilane) (Formula (1) ) To (5), R is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, n is an integer of 2 to 8,
Is -Si (R 1) 2 R 2 , -SiR 1 (R 2) 2 or -Si (R 2) 3 (provided that, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, cyclohexyl or phenyl group, R 2 Is an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or a cycloalkoxy group having 5 to 8 carbon atoms), and from the viewpoint of performance and processability, the above formula (1): Z-R-S n -R- Z or (2) preferably used Z-R-SH silane coupling agent represented by.

【0026】式(1)で示されるシランカップリング剤
としては、たとえばビス(3−トリエトキシシリルプロ
ピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリ
ルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキ
シシリルプロピル)テトラスルフィドなどがあげられ
る。
Examples of the silane coupling agent represented by the formula (1) include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and bis (2-triethoxysilylpropyl). ) Tetrasulfide and the like.

【0027】式(2)で示されるシランカップリング剤
としては、たとえば3−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、2−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メ
ルカプトエチルトリエトキシシランなどがあげられる。
Examples of the silane coupling agent represented by the formula (2) include 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptopropyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, and the like. Is raised.

【0028】これらのなかでも、性能改善と加工性とい
う点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テ
トラスルフィドを用いるのが好ましい。
Of these, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide is preferably used from the viewpoints of performance improvement and processability.

【0029】前記シランカップリング剤の配合量として
は、本発明の効果を損なわない範囲であればよいが、性
能改善と加工性という点から、前記シリカの5〜20重
量%に相当する量であるのが好ましく、さらに、コスト
という点から、5〜10重量%に相当する量であるのが
特に好ましい。
The compounding amount of the silane coupling agent may be within a range that does not impair the effects of the present invention. However, from the viewpoint of performance improvement and processability, the amount of the silane coupling agent is 5 to 20% by weight of the silica. It is preferable that the amount is 5% to 10% by weight in view of cost.

【0030】本発明においてはまず工程(a)で前記成
分を混合するが、このときの混合手段としては、従来か
らの機械的混合手段、たとえばバンバリーミキサー、ニ
ーダーなどを用いることができる。
In the present invention, the above components are first mixed in step (a). As the mixing means at this time, a conventional mechanical mixing means such as a Banbury mixer or a kneader can be used.

【0031】混合温度としては、混合中のゴム組成物の
粘度が低下して充填材の充分な分散が妨げられないよう
に130℃未満であるのが好ましく、さらに、分散とい
う点から、80〜120℃であるのが特に好ましい。
The mixing temperature is preferably lower than 130 ° C. so that the viscosity of the rubber composition during mixing does not decrease and sufficient dispersion of the filler is not hindered. Particularly preferred is 120 ° C.

【0032】また、混合時間としては、分散性という点
から、30秒間〜30分間であればよいが、さらに、コ
ストという点から、30秒間〜20分間であるのが好ま
しい。
The mixing time is preferably from 30 seconds to 30 minutes from the viewpoint of dispersibility, and more preferably from 30 seconds to 20 minutes from the viewpoint of cost.

【0033】つぎに、本発明においては、前記工程
(a)においてえたゴム混合物Aをさらに工程(b)に
おいて混合する。この混合工程(b)は、シリカとシラ
ンカップリング剤を化学的に結合させるために行なう。
Next, in the present invention, the rubber mixture A obtained in the step (a) is further mixed in the step (b). This mixing step (b) is performed for chemically bonding the silica and the silane coupling agent.

【0034】工程(b)における混合温度としては、反
応性という点から、130〜180℃であればよいが、
シリカの特性を充分に発揮させ、シランカップリング剤
に含まれうるイオウ原子により架橋反応が促進して起こ
るゲル化、およびそれにともなうゴム肌の劣化を防ぐと
いう点から、145〜165℃であるのが特に好まし
い。
The mixing temperature in the step (b) may be 130 to 180 ° C. from the viewpoint of reactivity.
The temperature is from 145 to 165 ° C. from the viewpoint that the characteristics of silica are sufficiently exhibited, and the crosslinking reaction is accelerated by sulfur atoms that can be contained in the silane coupling agent, thereby preventing gelation and deterioration of the rubber skin. Is particularly preferred.

【0035】また、混合時間としては、反応性という点
から、1〜20分間であるのが好ましく、さらに、ゲル
化防止という点から、1〜15分間であるのが特に好ま
しい。
The mixing time is preferably from 1 to 20 minutes from the viewpoint of reactivity, and more preferably from 1 to 15 minutes from the viewpoint of preventing gelation.

【0036】なお、工程(b)における混合手段として
は、工程(a)で用いるものと同じでよい。
The mixing means in the step (b) may be the same as that used in the step (a).

【0037】最後に、本発明においては、工程(c)に
おいて、前記工程(b)でえたゴム組成物Bに加硫剤お
よび加硫促進剤(加硫システム)を添加して混合する。
この混合工程(c)は、主として、加硫剤の分散のため
に行なう。
Finally, in the present invention, in the step (c), a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator (vulcanizing system) are added to the rubber composition B obtained in the step (b) and mixed.
This mixing step (c) is mainly performed for dispersing the vulcanizing agent.

【0038】このときの混合手段としては、バンバリー
ミキサー、ニーダー、ロールなどがあげられる。
The mixing means at this time includes a Banbury mixer, a kneader, a roll and the like.

【0039】また、混合工程(c)における混合温度と
しては、ゴム焼けを起こさないという点から、加硫温度
以下の温度であればよい。加硫温度以下の温度は、用い
る前記共重合体の種類、ジエン系エラストマーの種類、
加硫剤の量と種類などによって異なるが、通常は80〜
120℃であればよい。
The mixing temperature in the mixing step (c) may be a temperature not higher than the vulcanization temperature from the viewpoint that rubber scorch does not occur. Temperature below the vulcanization temperature, the type of the copolymer used, the type of diene elastomer,
Although it depends on the amount and type of vulcanizing agent, it is usually 80 to
The temperature may be 120 ° C.

【0040】また、混合時間としては、分散性という点
から、1〜20分間であるのが好ましく、さらに、コス
トという点から、1〜15分間であるのが特に好まし
い。
Further, the mixing time is preferably from 1 to 20 minutes from the viewpoint of dispersibility, and more preferably from 1 to 15 minutes from the viewpoint of cost.

【0041】ここで、本発明のゴム組成物には、前記成
分のほかに、たとえばタルク、クレーなどの充填剤、ク
マロンインデン樹脂、ロジン系樹脂、シクロペンタジエ
ン系樹脂などの粘着付与剤、イオウ、過酸化物などの加
硫剤、加硫促進剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫
助剤、老化防止剤などを、本発明の効果を損なわない範
囲で、必要に応じて適宜配合することができる。ただ
し、これらの成分を配合するばあいは、工程(a)〜
(b)のいずれの段階で配合してもよいが、シリカとポ
リマー、シランカップリング剤の混合を妨害しないとい
う点から、工程(b)において配合するのが好ましい。
In the rubber composition of the present invention, in addition to the above components, fillers such as talc and clay, tackifiers such as coumarone indene resin, rosin resin, cyclopentadiene resin, sulfur Vulcanizing agents such as peroxides, vulcanization accelerators, stearic acid, vulcanization aids such as zinc oxide, antioxidants, and the like are appropriately blended as necessary within a range not to impair the effects of the present invention. be able to. However, when these components are blended, steps (a) to
Although it may be blended at any stage of (b), it is preferred to blend in the step (b) in that it does not hinder the mixing of the silica, the polymer and the silane coupling agent.

【0042】また、前記方法によってえられるゴム組成
物は、シリカとシランカップリング剤の反応という点か
ら、加硫後の引張強度M300のM100に対する比
(M300/M100)が4以上であるのが好ましい。
なお、上限としては特に制限はないが、通常は6程度で
ある。なお、本発明においていう引張強度とは、JIS
K 6301に準拠して測定したものをいう。
The rubber composition obtained by the above method preferably has a ratio (M300 / M100) of tensile strength M300 to M100 after vulcanization (M300 / M100) of 4 or more from the viewpoint of reaction between silica and a silane coupling agent. preferable.
The upper limit is not particularly limited, but is usually about 6. The tensile strength in the present invention is defined by JIS
It refers to a value measured in accordance with K6301.

【0043】本発明のゴム組成物は、ウェット性能と耐
摩耗性という点から、たとえばタイヤのトレッド、靴底
などに適用することができる。特に本発明は、本発明の
ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤにも関す
る。なかでも、シリカとゴム用軟化剤を多く含むことか
らレース用タイヤに適用するのが好ましい。
The rubber composition of the present invention can be applied to, for example, treads and shoe soles of tires from the viewpoint of wet performance and abrasion resistance. In particular, the present invention also relates to a tire having a tread comprising the rubber composition of the present invention. Above all, it is preferably applied to racing tires because it contains a large amount of silica and a softening agent for rubber.

【0044】以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳
細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるもの
ではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0045】[0045]

【実施例】まず、表1に実施例1〜3および比較例1〜
5において用いた各成分およびそれらの配合量を示す。
EXAMPLES Table 1 shows Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 1.
5 shows the components used and the amounts of the components used.

【0046】実施例1〜3 表2に示す配合割合にしたがい、本発明の各工程(a)
〜(c)の条件を表2に示す条件として、本発明の方法
によりゴム組成物1〜4をえた。なお工程(a)および
(b)ではBR型バンバリーミキサーを用い、工程
(c)ではオープンロールを用いた。また、工程(a)
でえたゴム混合物Aは、放冷により室温にまで冷却した
のち、工程(b)に供した。
Examples 1 to 3 According to the mixing ratios shown in Table 2, each step (a) of the present invention was carried out.
The rubber compositions 1 to 4 were obtained by the method of the present invention under the conditions shown in Table 2 with the conditions (c) to (c). In steps (a) and (b), a BR type Banbury mixer was used, and in step (c), an open roll was used. Step (a)
The resulting rubber mixture A was allowed to cool to room temperature, and then subjected to step (b).

【0047】ついで、えられたゴム組成物1〜3を17
0℃で20分間プレス加硫して加硫物1〜3をえ、以下
の試験方法により評価した。結果を表2に示す。
Then, the obtained rubber compositions 1 to 3 were mixed with 17
Vulcanized products 1 to 3 were obtained by press vulcanization at 0 ° C. for 20 minutes, and evaluated by the following test methods. Table 2 shows the results.

【0048】[試験方法] 引張り試験:JIS K6301に準拠して、M10
0、M300、TB およびEB を測定した。
[Test Method] Tensile test: M10 according to JIS K6301
0, M300, T B and E B were measured.

【0049】硬さ試験:という方法により硬さを測定
した。
Hardness test: Hardness was measured by the following method.

【0050】摩耗試験:ランボーン摩耗試験機を用い
て、温度23℃、スリップ率20%、試験時間5分間、
負荷加重2kg。落砂量20g/minの条件で、容積
で損失量を計算し、後述する比較例1の損失量を100
とし、式: 摩耗指数=(比較例1の損失量/各実施例の損失量)×
100 にしたがって摩耗指数を求めた。
Abrasion test: Using a Lambourn abrasion tester, temperature 23 ° C., slip rate 20%, test time 5 minutes,
Load weight 2kg. The amount of loss was calculated by volume under the condition of the amount of falling sand of 20 g / min.
Abrasion index = (Loss of Comparative Example 1 / Loss of each Example) ×
The wear index was determined according to 100.

【0051】ウェットスキッド試験:スタンレー社製
のポータブルスキッドテスターを用い、ASTM E−
303−83の方法にしたがって式: ウェットスキッド指数=(各実施例の指数/比較例1の
指数)×100 により、ウェットスキッド指数を求めた。ウェットスキ
ッド指数が大きいほど耐ウェットスキッド性能に優れ
る。
Wet skid test: Using a portable skid tester manufactured by Stanley, ASTM E-
The wet skid index was determined by the formula: wet skid index = (index of each example / index of comparative example 1) × 100 according to the method of 303-83. The higher the wet skid index, the better the wet skid resistance.

【0052】比較例1および2 工程(b)を行なわず、かつ表2に示す条件にかえたほ
かは、実施例1と同様にして比較ゴム組成物1および2
を製造し、実施例と同様の試験を行なった。結果を表2
に示す。
Comparative Examples 1 and 2 Comparative rubber compositions 1 and 2 were prepared in the same manner as in Example 1 except that step (b) was not performed and the conditions shown in Table 2 were used.
Was manufactured and the same test as in the example was performed. Table 2 shows the results
Shown in

【0053】比較例3〜5 表2に示す配合割合および条件にかえたほかは、実施例
1と同様にして比較ゴム組成物3〜5を製造し、実施例
と同様の試験を行なった。結果を表2に示す。
Comparative Examples 3 to 5 Comparative rubber compositions 3 to 5 were produced in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratios and conditions shown in Table 2 were changed, and the same tests as in the examples were performed. Table 2 shows the results.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】比較例6〜8 表3に示す配合割合にかえたほかは、実施例1と同様に
して比較ゴム組成物6〜8をえ、実施例と同様の試験を
行なった。結果を表3に示す。なお、表3には比較のた
めに実施例1の結果を示す。
Comparative Examples 6 to 8 Comparative rubber compositions 6 to 8 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratios shown in Table 3 were changed, and the same tests as in the examples were performed. Table 3 shows the results. Table 3 shows the results of Example 1 for comparison.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】比較例9〜11 比較例6〜8の配合割合で、比較例1と同様にして比較
ゴム組成物9〜11をえ、実施例と同様の試験を行なっ
た。結果を表4に示す。
Comparative Examples 9 to 11 Comparative rubber compositions 9 to 11 were obtained in the same manner as in Comparative Example 1 with the blending ratios of Comparative Examples 6 to 8, and the same tests as in Examples were performed. Table 4 shows the results.

【0059】[0059]

【表4】 [Table 4]

【0060】表4より、本発明の要件を満たさない範囲
で配合割合を変更しても、えられるゴム組成物の性能は
向上しないことがわかる。
Table 4 shows that the performance of the obtained rubber composition is not improved even if the mixing ratio is changed within a range not satisfying the requirements of the present invention.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、シランカップリング剤
とシリカとが効率よく反応し、ウェット性能と耐摩耗性
を両立させたゴム組成物をうることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a rubber composition in which a silane coupling agent and silica efficiently react with each other to achieve both wet performance and abrasion resistance.

フロントページの続き (72)発明者 田村 育代 兵庫県神戸市東灘区北青木3−22−13− 205 (72)発明者 八木 則子 大阪市西淀川区大和田5−11−16Continued on the front page (72) Inventor Ikuyo Tamura 3-22-13-205 Kita-Aoki, Higashinada-ku, Kobe-shi, Hyogo (72) Inventor Noriko Yagi 5-11-16, Owada, Nishiyodogawa-ku, Osaka-shi

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)ガラス転移温度が−70〜0℃
で、スチレン含量が20〜60重量%、ビニル含量が1
5〜70重量%の、共役ジエンと芳香族ビニル化合物と
の溶液重合弾性共重合体30〜100重量%と前記弾性
共重合体以外のエラストマー0〜70重量%とからなる
ポリマー成分100重量部に対し、チッ素吸着比表面積
が100〜300m2 /gのシリカ40〜150重量
部、チッ素吸着比表面積が100〜300m2 /gのカ
ーボンブラック0〜100重量部(ただし、シリカとカ
ーボンブラックの合計量は前記共重合体100重量部に
対して45〜165重量部)、ゴム用軟化剤50〜20
0重量部およびシランカップリング剤を130℃未満の
温度で30秒間〜30分間混合したのち、(b)130
〜180℃で1〜20分間混合し、ついで(c)加硫剤
および加硫促進剤を添加して加硫温度以下の温度で混合
してえられるゴム組成物。
(A) a glass transition temperature of -70 to 0 ° C.
Having a styrene content of 20 to 60% by weight and a vinyl content of 1
5 to 70% by weight of a polymer component composed of 30 to 100% by weight of a solution-polymerized elastic copolymer of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound and 0 to 70% by weight of an elastomer other than the elastic copolymer is used. contrast, the nitrogen adsorption specific surface area of silica 40-150 parts by weight of 100 to 300 m 2 / g, nitrogen adsorption specific surface area of carbon black 0-100 parts by weight of 100 to 300 m 2 / g (where silica and carbon black The total amount is 45 to 165 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer), and the rubber softener 50 to 20 is used.
After mixing 0 parts by weight and the silane coupling agent at a temperature lower than 130 ° C. for 30 seconds to 30 minutes, (b) 130
A rubber composition obtained by mixing at ~ 180 ° C for 1-20 minutes, and then adding (c) a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator and mixing at a temperature lower than the vulcanization temperature.
【請求項2】 前記工程(a)における混合ののち、ゴ
ム混合物の温度を100℃以下に冷却してから工程
(b)における混合を行なう請求項1記載のゴム組成
物。
2. The rubber composition according to claim 1, wherein after the mixing in the step (a), the temperature of the rubber mixture is cooled to 100 ° C. or less, and then the mixing in the step (b) is performed.
【請求項3】 シランカップリング剤が式(1):Z−
R−Sn−R−Zまたは式(2)Z−R−SH(式
(1)および(2)中、Rは炭素数1〜18の2価の炭
化水素基、nは2〜8の整数、Zは−Si(R1 2
2 、−SiR1 (R2 2 または−Si(R2 3 (た
だし、R1 は炭素数1〜4のアルキル基、シクロヘキシ
ル基もしくはフェニル基、R2 は炭素数1〜8のアルコ
キシ基もしくは炭素数5〜8のシクロアルコキシ基))
で示される請求項1記載のゴム組成物。
3. The method according to claim 1, wherein the silane coupling agent is of the formula (1): Z-
R—S n —R—Z or formula (2) Z—R—SH (wherein, in formulas (1) and (2), R is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; An integer, Z is -Si (R 1 ) 2 R
2 , —SiR 1 (R 2 ) 2 or —Si (R 2 ) 3 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, cyclohexyl group or phenyl group, and R 2 is an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms) Or a cycloalkoxy group having 5 to 8 carbon atoms))
The rubber composition according to claim 1, wherein
【請求項4】 エラストマーが、天然ゴム、イソプレン
ゴムおよびブタジエンゴム、ブチルゴムおよびp−メチ
ルスチレン/イソブチレン共重合体の臭素化物よりなる
群から選択される少なくとも1種である請求項1〜3の
いずれかに記載のゴム組成物。
4. The elastomer according to claim 1, wherein the elastomer is at least one selected from the group consisting of natural rubber, isoprene rubber and butadiene rubber, butyl rubber and bromide of p-methylstyrene / isobutylene copolymer. A rubber composition according to any one of the above.
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